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第七章 MCS-51 系统的串行接口

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第七章 MCS-51 系统的串行接口

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  1. P 1 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 P 1 0 D0 … 起始位 数 据 位 校验位 停止位 n-1 第n个字符(一串行帧) n+1 第七章MCS-51系统的串行接口 7.1 串行通讯概述 一、 串行通讯的两种基本方式 1.异步传送方式 图7-2 异步通讯的帧格式

  2. 开始 结束 同步字符 同步字符 数据段 CRC字符#1 CRC字符#2 图7-3 同步传送方式 二、 波特率 图 7-4 串行通讯的制式

  3. 三、 数据传送的方向 1.单工制式(Simplex) 2.半双工制式(Half Duplex) 3.全双工(Full-duplex)制式 7.2 MCS-51单片机的串行接口 一、 MCS-51串行口结构 图 7-5 MCS-51串行口组成示意

  4. SM0 位地址 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 SCON SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 接收中断标志 发送中断标志 接收数据第9位 发送数据第9位 接收控制 0:禁止接收 1:允许接收 多机通信 0:单机对单机 1:多机通信 见表格7-1 1.串行口数据缓冲器SBUF 2.串行口控制寄存器SCON 图7-6 串行口控制寄存器SCON 图7-6 串行口控制寄存器SCON

  5. 空闲控制位 0:正常方式 1:空闲方式 SMOD — — — GF1 GF0 PD IDL 掉电控制位 0:正常方式 1:掉电方式 波特率选择位 SMOD=1时,方式1、2和3的波特率加倍 通用标志位 3.特殊功能寄存器PCON PCON主要是为CHMOS型单片机的电源控制设置的专用寄存器,单元地址为87H,不能位寻址。其格式如 图 7-7 所示。 图7-7 PCON各位定义

  6. SM0 SMl 工作方式 方式简单描述 波特率 0 0 0 移位寄存器I/O 主振频率/12 0 1 1 8位UART 可变 1 0 2 9位UART 主振频率/32或主振频率/64 1 1 3 9位UART 可变 二、 MCS-51串行的工作方式 MCS-51的串行口有四种工作方式,它是由SCON中的SM1和SM0来决定的,如表格 7-1 表格7-1 串行口的工作方式

  7. 1.方式0 图7-8 串行口方式0的时序

  8. 2.方式1 在方式1时,串行口被设置为波特率可变的8位异步通信接口。其时序如图 7-9 所示。 图7-9 串行口方式1的时序

  9. 3.方式2 串行口工作为方式2时,被定义为9位异步通信接口。其时序如图 7-10 所示。 4.方式3 图7-10 串行口方式2、3的时序

  10. 表格7-2 常用波特率和定时器T1初值关系表 三、 MCS-51串行通信的波特率 1.方式0的波特率 3.方式1或方式3的波特率 2.方式2的波特率

  11. 波特率 (方式1、3) fosc=6M fosc=12M fosc = 11.059M SMOD T1方式 初值 SMOD T1方式 初值 SMOD T1方式 初值 62.5k 1 2 FFH 19.2k 1 2 FDH 9.6k 0 2 FDH 4.8k 1 2 F3H 0 2 FAH 2.4k 1 2 F3H 1 2 F3H 0 2 F4H 1.2k 1 2 E6H 0 2 E6H 0 2 E8H 600 1 2 CCH 0 2 CCH 0 2 D0H 300 0 2 CCH 0 2 98H 0 2 A0H 137.5 1 2 1DH 0 2 1DH 0 2 2EH 110 0 2 72H 0 1 FEEBH 0 1 FEFFH 表格7-2 常用波特率和定时器T1初值关系表

  12. 7.3 MCS-51单片机串行口的应用 一、 串行口方式0用作扩展并行I/O口 图7-11 串行口方式0扩展并行输出口

  13. MOV SCON,#00H ;串行口方式0初始化 MOV A,#80H ;最左一位发光二极管先亮 CLR P1.0 ;关闭并行输出 START1: MOV SBUF,A ;开始串行输出 LOOP: JNB TI,LOOP ;查询TI SETB P1.0 ;启动并行输出 ACALL DELAY ;显示延时 CLR TI ;清发送中断标志 RR A ;准备右边一位显示 CLR P1.0 ;关闭并行输出 SJMP START1 ;再一次串行输出

  14. MOV TMOD,#20H ;定时器1设为方式2 MOV TL, #0F3H ;定时器初值 MOV TH1, #0F3H ;8位重装值 SETB TR1 ;启动定时器1 MOV SCON,#50H ;串行口设为方式1,REN=1 MOV R0, #20H ;发送数据区首址 MOV R1, #40H ;接收数据区首址 ACALL SOUT ;输出一个字符 $: SJMP $ ;等待中断 ORG 0023H ;串行口中断入口 AJMP SBRl ;转至中断服务程序 SBRl: JNB RI,SEND ;TI=1,为发送中断 ACALL SIN ;RI=1,为接收中断 SJMP NEXT ;转至统一的出口 二、 方式1与点对点的异步通讯 在下面给出的实现指定功能的通讯程序中,发送和接收都通过调用子程序来完成,并设发送数据区的首地址为20H,接收数据区的首地址为40H。 主程序: 中断服务程序:

  15. SEND: ACALL SOUT ;调用发送子程序 NEXT: RETI ;中断返回 SOUT: MOV A,@Ro ;取发送数据到A MOV C,P ;加上奇校验位 CPL C MOV ACC.7,C INC R0 ;修改发送数据指针 MOV SBUF,A ;发送ASCII码 CLR TI ;清发送中断标志 RET 发送子程序:

  16. SIN: MOV A,SBUF ;读出接收缓冲区内容 MOV C,P ;取出校验位 CPL C ;奇校验 ANL A,#7FH ;删除校验位 MOV @R1,A ;读入接收缓冲区 INC R1 ;修改接收数据指针 CLR RI ;清接收中断标志 RET 接收子程序:

  17. 三、 方式2、方式3与多机通讯 图7-12 多机通讯连接示意图

  18. 1.多机通信原理 2.多机通信实现 四、 微机与单片机之间的通讯 图 7-13 微机与单片机串行通信接口

  19. 7.4 相互通道接口标准及其选择 一、相互通道的典型结构 二、关于RS-232C、RS-449、RS-422、RS-423和RS-485接口

  20. 图7-14 多机系统的相互通道

  21. 2.抗干扰能力 1.RS-232C接口 图7-15 通过电话网实现远程连接

  22. 表格7-3 微机中常用的RS-232C接口信号 引脚号 符号 名称 说明 1 PGND 保护地 为了安全和大地相连,有时可不接 2 TXD 发送数据 从DTE到DCE的数据线 3 RXD 接收数据 从DCE到DTE的数据线 4 RTS 请求发送 当DTE希望在数据线上传递数据时由DTE发出,DCE通过所得到的控制信号决定是否响应 5 CTS 允许发送 允许计算机发送数据时,则由DCE发出 6 DSR 数字置位就绪 当数据线已被接好后由DCE发出 7 SGND 信号地 作为信号地的公共回路 8 DCD 数据载波检测 当DCE已经从数据线上接收到信号时发出此信号 20 DTR 数字终端就绪 当DTE已准备好和调制解调器交换数据时,由DTE发出,使用公共通信网时才需要 22 RI 振铃指示 当正在进行通信时,由DCE发出,使用公共通信网时才需要 表格 7-3 微机中常用的RS-232C接口信号

  23. 图7-16 简单的RS-232C数据通讯

  24. 表格7-4 几种串行接口标准的比较 特性参数 RS-232C RS-423 RS-422 RS-485 工作模式 单端发 单端收 单端发 双端收 双端发 双端收 双端发 双端收 在传输线上允许的驱动器和接收器数目 1个驱动器 1个接收器 1个驱动器 10个接收器 1个驱动器 10个接收器 32个驱动器 32个接收器 最大电缆长度 15m 1200m (1kb/s) 1200m (90kb/s) 1200m (100kb/s) 最大速率 20kb/s 100kb/s (12m) 10Mb/s (12m) 10Mb/s (15m) 驱动器输出 (最大电压) ±25V ±6V ±6V -7V~+12V 驱动器输出 (信号电平) ±5V(带负载) ±15V(未带负载) ±3.6V(带负载) ±6V(未带负载) ±2V(带负载) ±6V(未带负载) ±1.5V(带负载) ±5V(末带负载) 驱动器负载阻抗 3kΩ~7kΩ 450Ω 100Ω 54Ω 驱动器电源开路电流 (高阻抗态) Vmax/300Ω (开路) ±100μA(开路) ±100μA(开路) ±100μA(开路) 接收器输入电压范围 ±15V ±10V ±12V -7V~+12V 接收器输入灵敏度 ±3V ±200mV ±200mV ±200mV 接收器输入阻抗 2kΩ~7kΩ 4kΩmi n 4kΩmin 12kΩmin 2.RS-449、RS-422、RS-423和RS-485接口